生产者和消费者问题是从操作系统中的许多实际同步问题中抽象出来的具有
代表性的问题。它反映了操作系统中典型的同步例子。
生产者进程(进程由多个线程组成)生产信息，例如它可以是计算进程。消费
者进程使用信息，它可以是输出打印进程。由于生产者和消费者彼此独立，且运
行速度不确定，所以很可能出现生产者已产生了信息而消费者却没有来得及接受
信息这种情况。为此，需要引入由一个或者若干个存储单元组成的临时存储区，
以便存放生产者所产生的信息，平滑进程间由于速度不确定所带来的问题。这个
临时存储区叫做缓冲区，通常用一维数组来表示。
由一个或若干个存储单元组成的缓冲区叫作“有穷缓冲区”。下面我们来分
析一下有穷缓冲的生产者和消费者的例子。
假设有多个生产者和多个消费者，它们共享一个具有n个存储单元的有穷缓冲
区Buffer(0……n-1)，这是一个环形队列。其队尾指针Rear指向当前信息应存放
的位置(Buffer[Rear])，队首指针Front指向当前取出信息的位置(Buffer[front
])。生产者进程总是把信息存放在Buffer[Rear]中，消费者进程则总是从Buffer
[Rear]中取出信息。如果想使生产者进程和消费者进程协调合作，则必须使它们
遵循如下规则:
1) 只要缓冲区有存储单元，生产者都可往其中存放信息；当缓冲区已满时，
若任意生产者提出写要求，则都必须等待；
2) 只要缓冲区中有消息可取，消费者都可从缓冲区中取出消息；当缓冲区为
空时，若任意消费者想取出信息，则必须等待；
3) 生产者们和消费者们不能同时读、写缓冲区。
public class ProducerConsumer {
public static void main(String[] args) {
SyncStack ss = new SyncStack();
Producer p = new Producer(ss);
Consumer c = new Consumer(ss);
new Thread(p).start();
new Thread(p).start();
new Thread(p).start();
new Thread(c).start();
}
}
class WoTou {
int id;
WoTou(int id) {
this.id = id;
}
public String toString() {
return "WoTou : " + id;
}
}
class SyncStack {
int index = 0;
WoTou[] arrWT = new WoTou[6];
public synchronized void push(WoTou wt) {
while(index == arrWT.length) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.notifyAll();
arrWT[index] = wt;
index ++;
}
public synchronized WoTou pop() {
while(index == 0) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.notifyAll();
index--;
return arrWT[index];
}
}
class Producer implements Runnable {
SyncStack ss = null;
Producer(SyncStack ss) {
this.ss = ss;
}
public void run() {
for(int i=0; i<20; i++) {
WoTou wt = new WoTou(i);
ss.push(wt);
System.out.println("生产了：" + wt);
try {
Thread.sleep((int)(Math.random() * 200));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
SyncStack ss = null;
Consumer(SyncStack ss) {
this.ss = ss;
}
public void run() {
for(int i=0; i<20; i++) {
WoTou wt = ss.pop();
System.out.println("消费了: " + wt);
try {
Thread.sleep((int)(Math.random() * 1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
生产者消费者问题是研究多线程程序时绕不开的问题，它的描述是有一块生产者和消费者共享的有界缓冲区，生产者往缓冲区放入产品，消费者从缓冲区取走产品，这个过程可以无休止的执行，不能因缓冲区满生产者放不进产品而终止，也不能因缓冲区空消费者无产品可取而终止。
解决生产者消费者问题的方法有两种，一种是采用某种机制保持生产者和消费者之间的同步，一种是在生产者和消费者之间建立一个管道。前一种有较高的效率并且可控制性较好，比较常用，后一种由于管道缓冲区不易控制及被传输数据对象不易封装等原因，比较少用。
同步问题的核心在于，CPU是按时间片轮询的方式执行程序，我们无法知道某一个线程是否被执行、是否被抢占、是否结束等，因此生产者完全可能当缓冲区已满的时候还在放入产品，消费者也完全可能当缓冲区为空时还在取出产品。
现在同步问题的解决方法一般是采用信号或者加锁机制，即生产者线程当缓冲区已满时放弃自己的执行权，进入等待状态，并通知消费者线程执行。消费者线程当缓冲区已空时放弃自己的执行权，进入等待状态，并通知生产者线程执行。这样一来就保持了线程的同步，并避免了线程间互相等待而进入死锁状态。
JAVA
在JAVA中，一共有四种方法支持同步，其中三个是同步方法，一个是管道方法。
1. 方法wait()/notify()
2. 方法await()/signal()
3. 阻塞队列方法BlockingQueue
4. 管道方法PipedInputStream/PipedOutputStream
下面我们看各个方法的实现：
1. 方法wait()/notify()
wait()方法表示：当缓冲区已满或空时，生产者或消费者线程停止自己的执行，放弃锁，使自己处于等待状态，让另一个线程开始执行；
notify()方法表示：当生产者或消费者对缓冲区放入或取出一个产品时，向另一个线程发出可执行通知，同时放弃锁，使自己处于等待状态。
下面是一个例子代码：
import
public class Sycn1...{
private LinkedList<Object> myList =new LinkedList<Object>(); private int MAX = 10; 
public Sycn1()...{
} public void start()...{ new Producer().start(); new Consumer().start(); } public static void main(String[] args) throws Exception...{ Sycn1 s1 = new Sycn1(); s1.start(); } class Producer extends Thread...{ public void run()...{ while(true)...{ synchronized(myList)...{ try...{ while(myList.size() == MAX)...{ System.out.println("warning: it's full!"); myList.wait(); } Object o = new Object(); if(myList.add(o))...{ System.out.println("Producer: " + o); myList.notify(); } }catch(InterruptedException ie)...{ System.out.println("producer is interrupted!"); } } } } } class Consumer extends Thread...{ public void run()...{ while(true)...{ synchronized(myList)...{ try...{ while(myList.size() == 0)...{ System.out.println("warning: it's empty!"); myList.wait(); } Object o = myList.removeLast(); System.out.println("Consumer: " + o); myList.notify(); }catch(InterruptedException ie)...{ System.out.println("consumer is interrupted!"); } } } } } 
}
2. 方法await()/signal()
下面是一个例子代码：
import java.util.LinkedList;import java.util.concurrent.locks.*;public class Sycn2...{ private LinkedList<Object> myList = new LinkedList<Object>(); private int MAX = 10; private final Lock lock = new ReentrantLock(); private final Condition full = lock.newCondition(); private final Condition empty = lock.newCondition(); public Sycn2()...{ } public void start()...{ new Producer().start(); new Consumer().start(); } public static void main(String[] args) throws Exception...{ Sycn2 s2 = new Sycn2(); s2.start(); } class Producer extends Thread...{ public void run()...{ while(true)...{ lock.lock(); try...{ while(myList.size() == MAX)...{ System.out.println("warning: it's full!"); full.await(); } Object o = new Object(); if(myList.add(o))...{ System.out.println("Producer: " + o); empty.signal(); } }catch(InterruptedException ie)...{ System.out.println("producer is interrupted!"); }finally